可以对磁场作出某种方式反应的材料杯称为磁性材料。根据物质在外磁场中表现出来磁性的强弱,能够将其分成抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性物质、反铁磁性物质和亚铁磁性物质。一般来说的磁性材料即指强磁性材料。磁性材料又根据其磁化的难易程度,一般分为软磁材料和硬磁材料。那么,新的问题来了,软磁材料和硬磁材料有什么主要的区别呢?软磁材料又经常被用来制作什么?现在,就由我来带领大家了解一下这个问题一下。
一、软磁材料和硬磁材料的区别
硬磁材料和软磁材料的主要区别在于硬磁材料的各向异性场高、磁滞回线面积大、矫顽力高、技术磁化到饱和需要的磁场大。因为软磁材料的矫顽力比较低,技术磁化到饱和并去掉外磁场后,它非常容易退磁,硬磁材料由于矫顽力高,经技术磁化到饱和并去掉磁场后,它依旧可以长期保持很强的磁性,所以硬磁材料又被称为恒磁材料。
1、磁材料的特性
1)磁性材料的磁化曲线
磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场H 作用下,必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B,它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线(M~H或B~H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的,具有2个特点:磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时,磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms,继续增大H,Ms保持不变;以及当材料的M值达到饱和后,外磁场H降低为零时,M并不恢复为零,而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M~H曲线或B~H曲线上的某一点,该点常称为工作点。
2)软磁材料的常用磁性能参数
饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。
矩形比:Br∕Bs
矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。
磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关。
初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。
居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。
损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ 降低,降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)
3)软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。器件的电压~电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并掌握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料;合理确定磁芯的几何形状及尺寸;根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
2、硬磁材料的特性
1)高的最大磁能积。最大磁能积[符号为(BH)m]是永磁材料单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度;
2)高的矫顽(磁)力。矫顽力[符号为(H)c]是永磁材料抵抗磁的和非磁的干扰而保持其永磁性的量度;
3)高的剩余磁通密度(符号为Br)和高的剩余磁化强度(符号为Mr)。它们是具有空气隙的永磁材料的气隙中磁场强度的量度;
4)高的稳定性,即对外加干扰磁场和温度、震动等环境因素变化的高稳定性。
二、软磁材料常用来制作什么
软磁材料磁导率大,经常被用作电磁铁、滤波器、天线的磁性和磁带录音、变压器、录像的磁头等。
软磁材料,指的是当磁化发生在Hc不大于1000A/m,这样的材料称为软磁体。典型的软磁材料,可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。软磁材料(soft magnetic material)具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。
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